MiroSot足球機器人決策子系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、機器人足球比賽，是近年來在國際上迅速開展起來的高技術(shù)對抗活動，它是體育與高科技結(jié)合的產(chǎn)物，比賽融入了機器人學(xué)、機電一體化技術(shù)、通訊與計算機技術(shù)、機器人視覺與傳感融合技術(shù)、決策與對策、智能控制等多學(xué)科高新技術(shù)。作為小平臺上的技術(shù)戰(zhàn)爭，它正在被越來越多的研究人員所關(guān)注。 MiroSot足球機器人系統(tǒng)是基于視覺的足球機器人系統(tǒng)，由視覺子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)和機器人子系統(tǒng)等四部分組成。決策子系統(tǒng)主要解決機器人足球比賽過程中機器人

2、之間的協(xié)作和機器人運動規(guī)劃問題，是整個機器人足球系統(tǒng)的核心。決策子系統(tǒng)設(shè)計的好壞關(guān)系到整個機器人足球比賽的成敗。本文以MiroSot足球機器人系統(tǒng)為平臺，主要對決策子系統(tǒng)進行了研究與設(shè)計。 1)決策子系統(tǒng)的隊形選擇和角色分配 如何根據(jù)賽場的態(tài)勢分析進行隊形的選擇和角色分配是保證決策子系統(tǒng)良好的上層策略的關(guān)鍵因素。選擇好的隊形可以讓機器人有組織地、靈活地進行比賽。以3VS3比賽為例，根據(jù)賽場的情況對隊形的選擇做了一些規(guī)則設(shè)

3、計。在高速動態(tài)的機器人足球比賽環(huán)境中，機器人角色的固定勢將引起靈活性的不足和組織性的不力。動態(tài)的角色選擇方案將大大提高整個團隊的作戰(zhàn)實力，因而本論文在此提出一種基于模糊邏輯的射門角色選擇方案，力求簡單實用，增強時效性。以機器人到目標(biāo)點的距離、機器人相對于目標(biāo)點的方位、機器人與目標(biāo)點之間的障礙物這三者作為模糊系統(tǒng)的輸入變量，以是否獲得角色分配作為模糊系統(tǒng)的輸出變量，根據(jù)模糊規(guī)則建立行之有效的模糊系統(tǒng)。 2)決策子系統(tǒng)的動作庫設(shè)計

4、 當(dāng)進行完隊形確定和角色分配后，每個足球機器人都要做出相應(yīng)的技術(shù)動作。動作是決策子系統(tǒng)的最終體現(xiàn)，是決策的基礎(chǔ)和保證。足球機器人動作完成的好壞關(guān)系到整個系統(tǒng)的整體性能。本文仿照人類足球，將足球機器人的動作分為基本行為、基本動作和戰(zhàn)術(shù)動作，并分別對各種動作進行了圖例示意。 3)足球機器人的運動規(guī)劃和動態(tài)避障包含多個障礙的復(fù)雜環(huán)境中的足球機器人運動規(guī)劃和動態(tài)避障是機器人足球系統(tǒng)中的研究熱點和難點。如何能夠在高速、動態(tài)的機器人足

5、球比賽中良好地實施運動規(guī)劃策略并避開障礙物到達目標(biāo)點是決策子系統(tǒng)的一大關(guān)鍵問題。通過對移動機器人運動規(guī)劃的概述，并針對足球機器人的特點，得出實時性和最短路徑的結(jié)合將是突破運動規(guī)劃和動態(tài)避障這一瓶頸的一個不錯的選擇。人工勢場法常用于對足球機器人進行運動規(guī)劃，但往往陷于局部極值，無法擺脫死鎖問題；遺傳算法用于對足球機器人進行運動規(guī)劃，是以犧牲時間為代價取得比較好的解，但同樣無法較好地應(yīng)用于足球機器人運動規(guī)劃中。本文對此將人工勢場法和遺傳算法